Obtenção de biodiesel por catálise heterogênea utilizando Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 Mariane Gomes de Lima (IC)¹, Haroldo Luis de Sousa Neres (PG)², Carla Verônica Rodarte de Moura (PQ)¹, Edmilson Miranda de Moura (PQ)¹ ¹Departamento de Química UFPI ²Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia IFPE Introdução O biodiesel produzido a partir de recursos biológicos renováveis tais como óleos vegetais e gorduras animais são biodegradáveis e não toxico, tem baixa emissão de poluentes, sendo assim vantajoso economicamente. Dessa forma, apresenta-se como candidato em potencial total ou parcial do petrodiesel, já que por ser biodegradável seus níveis de emissão de poluentes são bem inferiores aos associados a derivados fósseis. O Brasil devido à sua grande extensão territorial e a existência de diversas opções de matériasprimas oleaginosas apresenta um elevado potencial para a produção de biodiesel. Apesar do óleo de babaçu ser comestível ele não é tão usado pelas populações quanto o óleo de soja. Sendo assim, este poderá ser usado na fabricação de biodiesel visto que, existe uma grande área plantada no norte e nordeste brasileiro, além do óleo ter qualidades boas para a fabricação deste biocombustível. O processo de obtenção de biodiesel mais utilizado atualmente é feito pela transesterificação de óleos vegetais com álcool de cadeia curta por meio de catálise homogênea. A catálise heterogênea é uma via em desenvolvimento e muito promissora, que apresenta diversas vantagens em relação a catálise homogênea, pois os catalisadores são menos corrosivos, simplifica a separação dos produtos, elimina passos adicionais exigidos pelos catalisadores homogêneos, são reutilizáveis, gerando menos resíduos tóxicos, e não favorece a formação de sabão. O presente trabalho teve como objetivo utilizar o catalisador metálico Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 na obtenção de biodiesel. Metodologia O catalisador (Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 ) foi preparado utilizando-se uma solução de nitrato de alumínio e nitrato de cromo. As duas soluções foram misturadas à
temperatura constante a 60 C. Em seguida acrescentou-se uma solução de carbonato de sódio 1,25 mol L -1 ate o sistema obter o ph em torno de 8,5. Centrifugou-se a suspensão e remove-se o precipitado obtido. Lavou-se o precipitado com água até neutralização do sólido. Deixou-se o precipitado secar em temperatura ambiente por 48h, e calcinou-se a 500 C por 12h. Para a caracterização de Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 foi utilizado a técnica de infravermelho. Para o preparo dos ésteres metílicos do óleo de babaçu, misturou-se 2,0 g de catalisador (Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 ) com 32g de metanol e deixou-se em agitação em torno de 30 minutos. Posteriormente adicionou-se 40 g de óleo de babaçu à mistura em um balão, que foi acoplado a um condensador de refluxo, sendo mantida a temperatura de 70 C, sob agitação por 24h. A mistura foi colocada em funil de decantação e retirou-se o catalisador, depois o produto foi lavado com água destilada por 5 vezes. Centrifugou-se a mistura, e posteriormente foi feita a secagem com Na 2 SO 4. Em seguida fez-se a filtração para a remoção de sulfato do biodiesel. Resultado e discussão O catalisador foi caracterizado pela espectroscopia na região do infravermelho, e pode-se observar uma banda larga entre 3550 e 3225 cm -1 e um pico em 1630 cm -1 que são referentes à água adsorvida na superfície do catalisador. Já os picos observados na faixa de 950 a 500 cm-1 são atribuídos aos estiramentos existentes entre os metais e os átomos de oxigênio MO (M = Cr e Al). Figura 1. Espectro de absorção do catalisador Cr 2 O 3 /Al 2 O 3
No espectro de DRX (Figura 2), podem ser observados picos que confirmam a presença de óxido de cromo no material, pois o mesmo foi certificado pelas fichas cristalográficas do programa Search-Match que fornece o espectro do óxido de crômio. 600 500 Catalisador Cr2O3 / Al2O3 400 300 200 100 1200 1000 84-315 Cr2O3 87-711 Cr2O3 / Al2O3 88-883 Cr2O3 / Al2O3 800 600 400 200 0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 Figura 2- Difratograma do catalisador Cr 2 O 3 /AlO 3 e fichas cristalográficas O espectro mostra linhas não muito bem definidas e esse pode ser interpretado como sendo de uma estrutura cristalina. Essa estrutura pode ser devido à presença do alumínio, pois as fases cristalinas do óxido de alumínio só são bem definidas quando a calcinação ocorre em temperaturas da ordem de em 1000 C e nesse caso a calcinação do catalisador foi feita à 500 ºC. Na analise termogravimétrica observa-se que o carbonato obtido por coprecipitação perde massa de forma constante, isso ocorre devido à saída de água até aproximadamente 110 ºC e de gás carbônico CO 2 que ocorre até aproximadamente 400 ºC o que possibilita a formação dos óxidos. Observa-se também um grau de pureza elevado do produto obtido pela calcinação a 500 ºC, pois não se observa perda ou ganho considerável de massa pelas curvas termogravimétricas do óxido, verifica-se apenas perda de água adsorvida, confirmando assim a ausência de carbonatos e nitratos residuais, o que demonstra que foram usadas uma boa relação de temperatura e tempo de calcinação.
Figura 3 - Curva termogravimétrica do carbonato e do catalisador A espectroscopia por RMN¹H foi utilizada como uma das técnicas para avaliar a conversão dos triacilgliceróis do óleo de babaçu em ésteres metílicos. Os valores apresentados para o biodiesel Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 estão todos de acordo a norma da ANP 07/08, o que confirma a alta conversão apresentada pela técnica de RMN¹H (99,5%) e o alto teor de éster encontrado 96,5%. Conclusão O catalisador de Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 obtido pelo método de co-precipitação, mostrou-se efetivo na reação de transesterificação do óleo de babaçu, pois apresentou uma taxa de conversão de 99,5%, Referências Bibliográficas CALAND, L.B.de.; Preparação e estudo da eficiência de compostos bimétalicos na obtenção do biodiesel. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Piauí, Brasil, 2007. LIMA, J. R. de. O.; Síntese e caracterização físico-química, térmica e espectroscópica de biodiesel de babaçu, macaúba, tucum e soja através de rota metílica e etílica alcalina. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Piauí, Brasil, 2005.
MOUZINHO, A. M. C. Produção de Biodiesel a Partir do Óleo Vegetal de Babaçu (Orbignya martiniana) Empregando Catalisadores Heterogêneos Comerciais Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Maranhão, Brasil, 2007. RAMOS, L. P.; et al. Biodiesel: Um projeto de sustentabilidade econômica e sócio-ambiental para o Brasil. Biotecnologia: Ciência e Desenvolvimento, v.31, p.28-37, 2003.